pid控制演算法應用

Ⅰ 如何把PID演算法應用在功率調節

針對大慣性工業對象，設計了一種新的自適應調節器控制演算法並應用於工業溫度控制系統中。實驗結果表明，利用人工智慧演算法與PID自適應演算法的有機結合，可以使溫度控制曲線在不同的階段平滑過渡，使系統控制過程達到最優。
由於PID調節器規律簡單、運行可靠、易於實現等特點，PID控制器仍是目前工業生產過程式控制制系統中應用最廣泛的一類控制器。然而，隨著工業過程對控制性能要求的不斷提高，傳統的PID演算法已不能完全滿足生產實際的要求。為此不少學者在現代控制理論的基礎上建立了一些新的控制演算法［1，2］及PID參數的自動整定方法［3］，但許多演算法在工程應用過程中比較復雜，特別對於多段溫度控制系統，在升降溫過程中會出現振盪等現象。為此，將常規PID控制器與自校正演算法相結合並利用人工智慧系統使其在系統狀態變化的每一時刻自動調節PID參數，讓控制過程時刻處於最優狀態是每個編程人員都力爭實現的。為了達到這種目的，筆者利用改進的Z－N演算法與人工智慧結合，完成PID參數的初始值設定，利用測量誤差改變調節器步長的方法實現PID參數的自動整定，在大型加熱爐的多段溫度曲線控制中取得了非常滿意的效果。
1利用Z－N演算法獲得PID參數的初始值
Ziegler
Nichols方法(簡稱Z－N演算法)是基於簡單的被控過程的Niquist曲線的臨界點計算PID參數初值的方法。它採用的整定準則是要求系統的暫態過程衰減率為0.75，其最大優點是計算方法簡單，使用方便。但實際過程中，許多工業對象對自動控制系統的要求各不相同，生產過程的暫態衰減率不同於0
75。因此，本文採用修正的Z－N整定方法，即利用4∶1的衰減比性能准則獲得PID參數的初始值。
給系統施加一階躍輸入U(可取U為40%功率)，由於溫度控制系統有一S形響應曲線，可以利用一階延時系統進行近似：
U(s)／T(s)＝Ke－τs/(1+Ts)
假如溫度達到50%和75%時所用的時間分別為：t1、t2，如圖1—1。則根據Z－N調諧器調諧准則：

Ⅱ 為什麼pid控制在工業中有著廣泛應用

因為PID是目前最簡單，最省力，也是一般直接有效的控制方法。PID也是很多復雜控制演算法的基礎。

Ⅲ 什麼是「PID演算法」

「PID演算法」在過程式控制制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。

它具有原理簡單，易於實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對於過程式控制制的典型對象──「一階滯後+純滯後」與「二階滯後+純滯後」的控制對象，PID控制器是一種最優控制。

PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（PI、PD、…）。

控制點包含三種比較簡單的PID控制演算法，分別是：增量式演算法，位置式演算法，微分先行。 這三種PID演算法雖然簡單，但各有特點，基本上能滿足一般控制的大多數要求。

PID增量式演算法

離散化公式：

△u(k)= u(k)- u(k-1)

△u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

進一步可以改寫成

△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)。

Ⅳ PID控制演算法應用

一個直接輸出控制量，一個輸出控制量的增量可通過累加得到控制量，應用場合不同，有些比如步進電機進給控制位移，適合用增量式，被控對象本身有積分功能，電機速度控制可以選擇位置式，直接輸出控制電壓。但也不絕對，看應用需要

Ⅳ 如何使用PID演算法用於

在過程式控制制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易於實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對於過程式控制制的典型對象──「一階滯後+純滯後」與「二階滯後+純滯後」的控制對象，PID控制器是一種最優控制。PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（PI、PD、…）。

Ⅵ 單片機中的PID演算法是什麼意思啊，有什麼用途呢謝謝！

pid就是比例積分微分演算法

Ⅶ PID在工業控制中有那些代表性的應用

PID控制
當今的自動控制技術都是基於反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執行。測量關心的變數，與期望值相比較，用這個誤差糾正調節控制系統的響應。

這個理論和應用自動控制的關鍵是，做出正確的測量和比較後，如何才能更好地糾正系統。

PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實用化的控制器已有50多年歷史，現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。

PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e (t)與輸出u (t)的關系為

u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中積分的上下限分別是0和t

因此它的傳遞函數為：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)

其中kp為比例系數； TI為積分時間常數； TD為微分時間常數

它由於用途廣泛、使用靈活，已有系列化產品，使用中只需設定三個參數（Kp， Ki和Kd）即可。在很多情況下，並不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。

首先，PID應用范圍廣。雖然很多工業過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態特性不隨時間變化的系統，這樣PID就可控制了。

其次，PID參數較易整定。也就是，PID參數Kp，Ki和Kd可以根據過程的動態特性及時整定。如果過程的動態特性變化，例如可能由負載的變化引起系統動態特性變化，PID參數就可以重新整定。

第三，PID控制器在實踐中也不斷的得到改進，下面兩個改進的例子。

在工廠，總是能看到許多迴路都處於手動狀態，原因是很難讓過程在「自動」模式下平穩工作。由於這些不足，採用PID的工業控制系統總是受產品質量、安全、產量和能源浪費等問題的困擾。PID參數自整定就是為了處理PID參數整定這個問題而產生的。現在，自動整定或自身整定的PID控制器已是商業單迴路控制器和分散控制系統的一個標准。

在一些情況下針對特定的系統設計的PID控制器控製得很好，但它們仍存在一些問題需要解決：

如果自整定要以模型為基礎，為了PID參數的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。閉環工作時，要求在過程中插入一個測試信號。這個方法會引起擾動，所以基於模型的PID參數自整定在工業應用不是太好。

如果自整定是基於控制律的，經常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態特性變化引起的影響區分開來，因此受到干擾的影響控制器會產生超調，產生一個不必要的自適應轉換。另外，由於基於控制律的系統沒有成熟的穩定性分析方法，參數整定可靠與否存在很多問題。

因此，許多自身整定參數的PID控制器經常工作在自動整定模式而不是連續的自身整定模式。自動整定通常是指根據開環狀態確定的簡單過程模型自動計算PID參數。

PID在控制非線性、時變、耦合及參數和結構不確定的復雜過程時，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制復雜過程，無論怎麼調參數都沒用。

雖然有這些缺點，PID控制器是最簡單的有時卻是最好的控制器

目前工業自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統可分為開環控制系統和閉環控制系統。一個控制系統包括控制器、感測器、變送器、執行機構、輸入輸出介面。控制器的輸出經過輸出介面、執行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過感測器，變送器，通過輸入介面送到控制器。不同的控制系統，其感測器、變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力感測器。電加熱控制系統的感測器是溫度感測器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有PID參數自整定功能的智能調節器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應演算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程式控制制器(PLC)，還有可實現PID控制的PC系統等等。 可編程式控制制器(PLC) 是利用其閉環控制模塊來實現PID控制，而可編程式控制制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網路來實現其遠程式控制制功能。
1、開環控制系統
開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環迴路。
2、閉環控制系統
閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環控制系統均採用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是感測器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最後作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋迴路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一台真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗凈，並在洗凈之後能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態後，系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的性能可以用穩、准、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統的准確性、控制精度，通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差；快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入「積分項」。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入 「比例」項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是「微分項」，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
5、PID控制器的參數整定
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪，記下這時的比例放大系數和臨界振盪周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然後根據調節效果修改。
對於溫度系統：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
對於流量系統：P（%）40--100，I（分）0.1--1
對於壓力系統：P（%）30--70，I（分）0.4--3
對於液位系統：P（%）20--80，I（分）1--5
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回復慢，積分時間往下降
曲線波動周期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低

Ⅷ PID演算法怎麼用

U不能代替V，它們有關聯但不是同一個東東。

一般在自動控制中，控制模塊（PID等）輸出的是控制值，但不是輸出值。它們的關系在於PID控制模塊輸出到PID輸出的部分——這個部分，你初入門把它當成「另一個系統X或另一個單獨的設備X」即可。系統X是接受U輸入，再產生V輸入。
拿個實際的例子來說，有個PID要控制水箱水位，上面有入水的水龍頭，下方是出水口流出。這個水位就是V輸入，通過某個測量器（水位計什麼的）輸入到PID。然後PID輸出U，這里請注意！它的輸出U接到水龍頭，而水龍頭給出的控制方式，是以它的水量影響水箱水位，最後繞回來，水位被測出以V輸入到PID。
所以在這個系統中，除PID外，「水龍頭－出水－水箱水位」可以視為一套單獨的系統，PID以輸出影響水龍頭（水龍頭排出的水量），再注意一下，水龍頭對水箱水位的控制是不可預知的，因為不是小學數學題，沒有恆定值。水龍頭開了100%能產生的流量，可能是200，可能是180，也可能是170，更進一步在水箱中，因為排出量可能變化的影響，即例水龍頭恆定了流量，水位也會波動，因此PID外部的「水龍頭－出水－水箱水位」系統，可能會有不可預知的波動，但「大方向」是可預料的，比如這個系統，PID的U影響水龍頭，間接對水位的大小是一個正向變化，U越大，水位V（輸出值）在正常情況下加一個向上增值的影響。
考慮有個同學，他按「人工思考」的方式控制水箱水位，他的能力是可以操作水龍頭，能看到水箱水位，相當於上面的U和V，現在BOSS要求他說，必須把水箱水位控制在40%這個位置（給定值），有誤差可以，盡量控制。當他看到水位低於40%時，會把水龍頭開大，然後根據水位的變化再調水龍頭出水的大小，好吧他發現開了水龍頭，水位從30%緩慢上升，他一想可能是下面出水太多，就會把水龍頭擰大一點（D演算法，偏差變化越大，正反向開得越大，I演算法，經過一定時間累積值越大，調節U的力度越大），反之亦然，水位從30%向給定的40%上升的速度太快，他會想，快到40%前把水龍頭擰小點，讓出水和進水差不多。

說回你那個電機，它接受U，相當於「水龍頭」，後面電機的輸出不可能立即當成V送回PID，而是控制某個設備作正向或反向的增加量，比如這電機連接到一個送料器，控制容器送出給料，那就是個反向增量，PID系統測量出料的多少為V，同樣的，由於現實系統的一些不確定性，經常會有另一個擾動加在送料系統上。PID的目的就是找出控制參數，盡量找到一個平衡點，令U對V的間接輸出趨近PID的給定值

Ⅸ 什麼是pid演算法，難學嗎，用C語言，plc怎麼實現

一、什麼是PID:

PID即：Proportional（比例）、Integral（積分）、Differential（微分）的縮寫。顧名思義，PID控制演算法是結合比例、積分和微分三種環節於一體的控制演算法，它是連續系統中技術最為成熟、應用最為廣泛的一種控制演算法，該控制演算法出現於20世紀30至40年代，適用於對被控對象模型了解不清楚的場合。 ---網路

二、PID是否難學：

在工業應用中PID及其衍生演算法是應用最廣泛的演算法之一，是當之無愧的萬能演算法，如果能夠熟練掌握PID演算法的設計與實現過程，對於一般的研發人員來講，應該是足夠應對一般研發問題了，而難能可貴的是，在我所接觸的控制演算法當中，PID控制演算法又是最簡單，最能體現反饋思想的控制演算法，可謂經典中的經典。經典的未必是復雜的，經典的東西常常是簡單的，而且是最簡單的，想想牛頓的力學三大定律吧，想想愛因斯坦的質能方程吧，何等的簡單！簡單的不是原始的，簡單的也不是落後的，簡單到了美的程度。 ---【1】

三、PID演算法的C語言源碼：

PID 控制演算法可以分為位置式 PID和增量式 PID控制演算法

詳細見參考【1】【2】

參考：

【1】PID演算法

【2】簡易PID演算法的快速掃盲（超詳細+過程推導+C語言程序）